말뼈 추출물이 뼈질환 인자에 미치는 영향

Abstract

뼈는 활발히 대사되는 조직으로 뼈모세포에 의한 뼈형성과 뼈파괴세포에 의한 뼈흡수 간의 균형을 맞추어 끊임없이 뼈재형성을 이루는데, 이 균형은 여러 가지 신호전달과 성장인자, 사이토카인, 호르몬 등의 자극에 의해 유지된다. 대사성 뼈질환의 하나인 골다공증은 뼈흡수의 증가로 생기며, 이는 뼈의 밀도 감소와 골절율 증가로 야기된다. 이에 본 연구에서는, 말뼈 추출물을 120℃에서 증류수로 추출한 고온 물 추출물, 100℃에서 80% ethanol로 추출한 고온 주정 추출물, 실온에서 증류수로 추출한 실온 물 추출물, 실온에서 80% ethanol로 추출한 실온 주정 추출물로 나누어 in vitro와 in vivo에서 뼈질환 인자에 미치는 영향을 확인하였다. in vitro 에서는 뼈모세포 계열인 MG-63 세포를 IL-1β (10 ㎍/㎖)로 자극하여 IL-6 생성을 유도하고, 대식세포 계열인 RAW 264.7 세포를 sRANKL (100 ng/㎖)로 자극하여 뼈파괴세포형성을 유도하였다. MG-63 세포를 IL-1β로 자극하여 IL-6을 유도하고 말뼈 추출물을 처리하였을 때 말뼈 추출물이 농도 의존적으로 IL-6의 생성을 억제하였다. 또한, RAW 264.7 세포를 sRANKL로 자극하여 뼈파괴세포형성을 유도하고 말뼈 추출물을 처리하였을 때 말뼈 추출물이 농도 의존적으로 뼈파괴세포형성을 억제하였다. In vivo 에서는 백서의 난소를 적출하여 뼈질환 모델 중 하나인 폐경기 골다공증을 유도하였으며, 난소적출 후 각 5군으로 나누었다. 말뼈 추출물은 수술시행 당일부터 투여하였으며 8주 후에 백서를 희생하여 혈액을 채취하고, 자궁과 넙다리뼈를 분리하였다. 말뼈가 골다공증 인자에 미치는 영향을 알아본 결과, 말뼈 추출물을 투여한 군에서 에스트로겐 결핍에 의해 증가되었던 체중변화율이 감소됨을 확인할 수 있었다. 자궁무게 변화와 골밀도 측정에서는 물 추출물이 난소적출에 의해 감소된 백서의 자궁무게와 골밀도를 증가시켰다. 또한 난소적출에 의해 증가되었던 혈청 ALP 수치를 감소시켰다. 따라서 말뼈 추출물은 뼈대사 과정 중 뼈흡수를 억제하여 효과를 나타내는 것으로 보인다. 이러한 결과들은 말뼈로부터 뼈질환의 예방 및 치료를 위한 추출 조건의 확립과 이 추출물을 이용한 기능성 식품의 연구에 중요한 기초자료가 될 것으로 기대된다.

Bone is an active organ, constantly being remodeled through a lifelong balance between bone formation by osteoblasts and bone resorption by osteoclasts. This balance is maintained by various signals, including hormones, growth factors, and cytokines. Osteoporosis is a metabolic bone disease associated with an imbalance of bone remodeling. Osteoporosis is characterized by decreased bone mass and increased bone fractures. In this study, we investigated the in vitro and in vivo effects of horse bone extracts (HBEs). Horse bone was extracted with 80% alcohol (HBE-A1) at 100℃ or water (HBE-W1) at 120℃, and 80% alcohol (HBE-A2) and water (HBE-W2) at room temperature. In vitro, MG-63 cells were stimulated with IL-1β (10 ㎍/㎖) to induce bone disease factor (IL-6) and RAW 264.7 cells were stimulated with sRANKL (100 ng/㎖) to induce differentiation into TRAP-positive osteoclasts. An in vivo bone disease model of postmenopausal osteoporosis was used, in which osteoporosis was induced by ovariectomy of female S.D. rats (female rats were divided into 5 groups), and HBEs were administered to ovariectomized rats every day for 8 weeks. After 8 weeks, the rats were sacrificed and the following osteoporotic factors were measured: body weight, serum alkaline phosphatase (ALP), serum estradiol (E2), uterine/body weight ratio, and bone mineral density (BMD). The results showed that HBEs decreased the bone disease factors in vitro in a dose-dependent manner, and the TRAP-positive multinuclear osteoclasts were decreased. The administration of HBE-W1 in vivo decreased the changes in body weight in ovariectomized rats. HBE-A1 and HBE-W1 decreased the ALP. In addition, HBE-W1 increased the uterine/body weight ratio, femur/body weight ratio, and BMD. Therefore, HBEs may be used for the prevention or treatment of bone disease factors.